(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気から遮断しうる密閉性と強度を有する筐体と、前記筐体を作動室及び制御室に分離するダイヤフラムと、前記作動室に接続される接続管及び排気管とからなるダイヤフラム三方弁であって、前記作動室には外部との開放・遮断を行う吸気弁、並びに前記排気管と前記作動室とを接続する排気室が設けられており、さらに前記制御室から導かれる制御パイプと前記排気管に接続される負圧接続管との間に制御弁が設けられていることを特徴とするダイヤフラム三方弁。
【請求項２】
前記制御弁は切替弁であり、前記制御室内圧力を前記排気管からの負圧と大気圧とに切替可能であることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラム三方弁。
【請求項３】
前記吸気弁は前記ダイヤフラムに固着されており、前記制御室が負圧にされた際に前記作動室を外部から遮断し前記作動室が負圧となり、また前記制御室が大気圧にされた際に前記作動室を外部に対して開放し、前記作動室が大気圧となるよう構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラム三方弁。
【請求項４】
前記排気室は前記排気管と前記作動室との接続部より前記作動室内に突出しており、上部に排気口を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のダイヤフラム三方弁。
【請求項５】
吸入管と負圧管とを備えた気液分離室と、前記気液分離室に隣接して設けられた中間室と、前記中間室に隣接して設けられ外気に連絡するための排水管を備えた排水室と、前記接続管が前記中間室に接続され前記排気管が前記負圧管に接続された請求項１乃至４のいずれかに記載のダイヤフラム三方弁とからなる差圧排水システムであって、前記気液分離室と前記中間室との間にはこの両室の差圧に応じて閉鎖あるいは開放する排水弁Ａを備えた排水口Ａが設けられ、前記中間室と前記排水室との間にはこの両室の差圧に応じて閉鎖あるいは開放する排水弁Ｂを備えた排水口Ｂが設けられていることを特徴とする差圧排水システム。
【請求項６】
前記中間室と前記ダイヤフラム三方弁とを接続する接続管は、前記中間室の上方に接続されていることを特徴とする請求項５記載の差圧排水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、医療用の吸引装置や燃料電池の気液分離器に使用できるダイヤフラム三方弁及び差圧排水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、外科手術においては大量の灌流水が使用され、患者の体液や血液と共に排出される汚水を吸引除去する必要がある。また、歯科や耳鼻科の治療においても水が使用されその汚水を吸引する必要がある。さらには、燃料電池においても固体高分子電解質膜に吸収されなかった水分や反応生成物である水を含んだオフガスが燃料電池に環流し固体高分子膜に付着すると燃料電池の発電効率が著しく低下するため、オフガスの気液分離を行う必要がある。【０００３】  例えば特許文献１には、患者の口腔内の唾液等をバキュームシリンジ若しくはサライバエゼクタとその吸引管を介して、吸引ポンプによって負圧にされたバキュームタンクに導くようにした医療用バキューム装置が提案されている。この技術においては、バキュームタンクからの排水管路に第１の弁体及び第２の弁体を設け、交互に開閉することにより排水を可能とすることが開示されている。しかし、この装置では吸引のための負圧源とは別に第１の弁体を駆動するための加圧空気源が必要となるため、装置が大型化し、また構成が複雑になるため価格も高くなってしまうという問題点がある。【０００４】  また、特許文献２には、手術時において汚水を自動で吸排水処理して、人手を伴わず、廉価な費用で処理できる自動吸排水装置が提案されている。この技術では、吸引室内の汚水が所定量に達すると、液面センサを作動させて制御盤にその信号を送り、真空ポンプを停止させて吸引を一旦停止する。同時に電磁開閉弁を開いて吸引室に貯留された汚水を排水室内に落下して移動させる。この技術においては汚水を排出するために一旦真空ポンプを停止させなければならない。また、吸引室と排水室との差圧がある中で電磁開閉弁を開閉するためには大きな出力が必要となる。【０００５】  さらに特許文献３には、ダイヤフラム弁を用いた差圧弁が開示されている。この技術では、ダイヤフラム弁に固定されたシャフトの動作により第１及び第２のパイロット弁を開閉して圧力を調整する機構が示されているが、解圧を目的としたものではない。【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−５３０６０号公報
【特許文献２】特開２００３−３２５６５８号公報
【特許文献３】特開２００２−２２８０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は上述の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、構造が単純でしかも小型安価なダイヤフラム三方弁及び差圧排水システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記の課題を解決するため本発明によるダイヤフラム三方弁では、大気から遮断しうる密閉性と強度を有する筐体と、前記筐体を作動室及び制御室に分離するダイヤフラムと、前記作動室に接続される接続管及び排気管とからなるダイヤフラム三方弁であって、前記作動室には外部との開放・遮断を行う吸気弁、並びに前記排気管と前記作動室とを接続する排気室が設けられており、さらに前記制御室から導かれる制御パイプと前記排気管に接続される負圧接続管との間に制御弁が設けられていることを特徴とする。【０００９】  前記制御弁は切替弁であり、前記制御室内圧力を前記排気管からの負圧と大気圧とに切替可能であることが望ましい。【００１０】  前記吸気弁は前記ダイヤフラムに固着されており、前記制御室が負圧にされた際に前記作動室を外部から遮断し前記作動室が負圧となる。また前記制御室が大気圧にされた際に前記作動室を外部に対して開放し、前記作動室が大気圧となるよう構成されていることが好適である。【００１１】  さらに、前記排気室は前記排気管と前記作動室との接続部より前記作動室内に突出しており、上部に排気口を備えていることが望ましい。【００１２】  また、本発明による差圧排水システムでは、吸入管と負圧管とを備えた気液分離室と、前記気液分離室に隣接して設けられた中間室と、前記中間室に隣接して設けられ外気に連絡するための排水管を備えた排水室と、前記接続管が前記中間室に接続され前記排気管が前記負圧管に接続された上記のダイヤフラム三方弁とからなり、前記気液分離室と前記中間室との間にはこの両室の差圧に応じて閉鎖あるいは開放する排水弁Ａを備えた排水口Ａが設けられ、前記中間室と前記排水室との間にはこの両室の差圧に応じて閉鎖あるいは開放する排水弁Ｂを備えた排水口Ｂが設けられていることを特徴とする。【００１３】  前記中間室と前記ダイヤフラム三方弁とを接続する接続管は、前記中間室の上方に接続されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によるダイヤフラム三方弁では、吸入のための負圧発生源による負圧と大気圧だけを使用するため、他の圧力源が必要なくその分構造が単純で製造コストを抑えることができる。また、本発明による差圧排水システムでは、ダイヤフラム三方弁の圧力分路により制御弁を開閉するため小電力とすることができ、また制御弁を小型化できるため、ランニングコストを大幅に抑制することが可能である。さらに負圧発生源を連続運転したままで吸引・排水が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００１５】  以下、図面に基づいて本発明の詳細について説明する。図１は本発明によるダイヤフラム三方弁の断面模式図である。このダイヤフラム三方弁は、大気から遮断しうる密閉性と強度を有する筐体１と、前記筐体１を作動室３及び制御室４に分離するダイヤフラム２と、前記作動室３に接続される接続管５及び排気管６とからなっており、作動室３には外部との開放・遮断を行う吸気弁１３、並びに前記排気管６と前記作動室３とを接続する排気室２１が設けられており、さらに前記制御室４から導かれる制御パイプ３２と前記負圧管６から導かれる負圧接続管３４との間に制御弁３１が設けられている。【００１６】  図１は本発明によるダイヤフラム三方弁の停止状態である。排気管６の先にある真空ポンプ等の負圧発生源（図示してない）を停止しているため、作動室３内は吸気弁１３が開放されて大気圧に保持されている。一方、ソレノイドバルブ等の制御弁３１は負圧接続管３４側を遮断し、大気流入口３３側を開放してあるため、制御室４内も大気圧に保持されている。【００１７】  本ダイヤフラム三方弁を作動させる場合は、排気管６に接続されている負圧発生源を作動し、制御弁３１を負圧接続管３４側に切り換える。これにより制御室４と作動室３とはそれぞれ減圧されるが、制御室４は密閉されているのに比べて作動室３は吸気弁１３が開放されているため、作動室３と制御室４との間に差圧が生じる。この差圧によりダイヤフラム２は、図１の上方すなわち制御室４の容量を減少させる方向に移動する。この動作により、ダイヤフラム２に固着されている吸気弁子１２も上方に移動し、吸気弁１３が閉鎖される。それに伴って作動室３内は減圧され、接続管５に連結された装置に負圧が生じる。この状態を示すのが図２である。このとき接続管５に連結された装置は密閉されていないため、作動室３と制御室４との差圧は残存し、吸気弁１３の閉鎖状態も保持される。【００１８】  万一接続管５から吸入された流体に水等の液体が混入していても、作動室３内に蓄積し、排気口２２は排気室２１の上部に設けられているため、液体が排気管６に混入することはない。制御弁３１を大気流入口３３側に切り換えると、制御室４の圧力が上昇してダイヤフラム２は下方へ押し下げられる。最終的には図３に示したように、ダイヤフラム２の移動により排気口２２が閉鎖されて減圧が停止し、また吸気弁１３が開放して大気が流入し作動室３内及び接続管５に連結した装置の圧力を大気圧に上昇させる。【００１９】  図４は本発明による差圧排水システムの断面模式図である。この差圧排水システムは、減圧時に閉鎖する排水弁Ａ１０６を備えた排水口Ａ１０５を有し、吸入管１０３と負圧管１０４とが接続された気液分離室１０１と、前記気液分離室１０１の前記排水口Ａ１０５に隣接し、減圧時に閉鎖する排水弁Ｂ１０８を備えた排水口Ｂ１０７を有する中間室１０２と、排水弁Ｂ１０８に隣接する排水室１０９と、一方が前記中間室１０２に接続され他方が前記負圧管１０４に接続されたダイヤフラム三方弁１２１とから構成される。【００２０】  図４は上記差圧排水システムの停止状態である。負圧管１０４の先にある真空ポンプ等の負圧発生源（図示してない）を停止しているため、気液分離室１０１内は排水弁Ａ１０６が開放されて大気圧に保持されている。一方、ダイヤフラム三方弁１２１においても、ソレノイドバルブ等の制御弁３１は負圧接続管３４側を遮断し、大気流入口３３側を開放してあり、また前述のように負圧発生源も停止しているため制御室４と作動室３の圧力が同じく大気圧で、従ってこのダイヤフラム三方弁１２１に接続されている中間室１０２内も大気圧に保持されている。【００２１】  本差圧排水システムを作動させる場合は、負圧管１０４に接続されている負圧発生源を始動する。これにより気液分離室１０１内が減圧されて排水弁Ａ１０６が閉じて排水口Ａ１０５を閉鎖するため、吸入管１０３を通して対象流体が吸入される。この状態を示すのが図５である。この状態において、対象流体は気液分離室１０１内に蓄積し、気体のみが負圧管１０４を通して排出される。【００２２】  蓄積された対象流体を排出するためにはダイヤフラム三方弁１２１の制御弁３１を負圧接続管３４側に切り換える。これにより制御室４と作動室３とはそれぞれ減圧されるが、制御室４は密閉されているのに比べて作動室３は吸気弁１３が開放されているため、作動室３と制御室４との間に差圧が生じる。この差圧によりダイヤフラム２は、図１の上方すなわち制御室４の容量を減少させる方向に移動する。この動作により、ダイヤフラム２に固定されている吸気弁子１２も上方に移動し、吸気弁１３が閉鎖される。それに伴って作動室３内は減圧され接続管５に連結された中間室１０２に負圧が生じる。従って、中間室１０２内が減圧され排水弁Ｂ１０８が閉じて排水口Ｂ１０７を閉鎖する。この状態では中間室１０２内は対象流体が吸入される気液分離室１０１よりも圧力が低くなる。それに伴い排水弁Ａ１０６が開放され、気液分離室１０１内の流体は中間室１０２内へ移動する。この状態を示すのが図６である。【００２３】  続いて、制御弁３１を大気流入口３３側に切り換えると、制御室４の圧力が上昇してダイヤフラム２は下方へ押し下げられる。最終的には図３に示したように、ダイヤフラム２の移動により排気口２２が閉鎖されて減圧が停止し、また吸気弁１３が開放して大気が流入し作動室３内及び接続管５に連結した中間室１０２の圧力を大気圧に上昇させる。大気が中間室１０２内に流入して圧力が上がると、排水弁Ａ１０６が閉じて排水口Ａ１０５を閉鎖する。一方中間室１０２と排水室１０９の差圧がなくなるため、排水弁Ｂ１０８は自重により開放される。これにより中間室１０２内の流体は排水口Ｂ１０７を通して排水室１０９に排出される。この状態を示すのが図７である。【００２４】  上述したように、本発明による差圧排水ポンプでは、吸引回路が流体により満たされていても三方弁の作動により気液分離室及び中間室を解圧して大気圧に戻すことができるため、負圧発生源を運転したまま排水が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  上述したように、本発明によるダイヤフラム三方弁では吸引のための負圧と大気圧のみを使用してダイヤフラムを作動させるため、構造が単純で安価なダイヤフラム三方弁を提供することができる。また、本発明による差圧排水システムではダイヤフラム駆動用の制御弁として容量の小さなものが利用できるため、小型で安価な排水システムを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるダイヤフラム三方弁の構成を示す断面模式図である。
【図２】図１に示したダイヤフラム三方弁の吸引時の状態を示す図である。
【図３】図１に示したダイヤフラム三方弁の排出時の状態を示す図である。
【図４】本発明による差圧排水システムの構成を示す断面模式図である。
【図５】図４に示した差圧排水システムの動作時の状態を示す図である。
【図６】図４に示した差圧排水システムの流体移動時の状態を示す図である。
【図７】図４に示した差圧排水システムの排出時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】１      筐体
２      ダイヤフラム
３      作動室
４      制御室
５      接続管
６      排気管
１１    大気導入口
１２    吸気弁子
１３    吸気弁
２１    排気室
２２    排気口
３１    制御弁
３２    制御パイプ
３３    大気流入口
３４    負圧接続管
１０１  気液分離室
１０２  中間室
１０３  吸入管
１０４  負圧管
１０５  排水口Ａ
１０６  排水弁Ａ
１０７  排水口Ｂ
１０８  排水弁Ｂ
１０９  排水室
１１０  排水管
１２１  ダイヤフラム三方弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005499673.tif 000005
【図５】
0005499673.tif 000006
【図６】
0005499673.tif 000007
【図７】
0005499673.tif 000008